材料力学实验指导书（低碳钢的拉伸实验）

低碳钢的拉伸实验

一、实验名称

低碳钢的拉伸实验。 二、实验目的

1．测定低碳钢的屈服极限σs、强度极限σb、伸长率δ和断面收缩率Ψ； 2．观察低碳钢拉伸过程中的弹性变形、屈服、强化和缩颈等物理现象； 3. 熟悉材料试验机和游标卡尺的使用。 三、实验设备

1．手动数显材料试验机 2．MaxTC220试验机测试仪 3．游标卡尺 四、试样制备

低碳钢试样如图所示，直径d=10mm，测量并记录试样的原始标距L0。

五、实验原理

1. 材料达到屈服时，应力基本不变而应变增加，材料暂时失去了抵抗变形的能力，此时的应力即为屈服极限σs。

2. 材料在拉断前所能承受的最大应力，即为强度极限σb。

3. 试样的原始标距为L0，拉断后将两段试样紧密对接在一起。量出拉断后的长度L1，伸长率为拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比，即

??L1?L0?100% L04. 拉断后，断面处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比为断面收缩率，即

A0?A1???100%

A0式中A0—试样原始横截面积；A1—试样拉断后断口处最小横截面积。

六、实验步骤

1．调零。打开力仪开关，待示力仪自检停后，按清零按钮，使显示屏上的按钮显示为零。

2．加载。用手握住手柄，顺时针转动施力使动轴通过传动装置带动千斤顶的丝杠上升，使试样受力，直至断裂。

3．示力。在试样受力的同时，装在螺旋千斤顶和顶梁之间的压力传感器受压产生压力信号，通过回蕊电缆传给电子示力仪，电子示力仪的显示屏上即用数字显示出力值。

4．关机。实验完毕，卸下试样，操作定载升降装置使移动挂梁降到最低时关闭力仪开关，断开电源。 七、数据处理

1. 记录相关数据 参数 长度（mm） 原始直径 do=10mm 断口直径 d1= 原始标距 Lo= 拉断后标距 L1= 2. 计算伸长率δ和断面收缩率Ψ ??L1?L0A0?A1?100% ???100% L0A03. 在应力应变图中标出屈服极限σs和强度极限σb 八、应力应变图分析

低碳钢的拉伸过程分为四个阶段，分别为弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段。

1. 弹性变形阶段：在拉伸的初始阶段，应力和应变的关系为直线，此阶段符合胡克定律，即应力和应变成正比；

2. 屈服阶段：超过弹性极限后，应力增加到某一数值时，应力应变曲线上出现接近水平线的小锯齿形线段，此时，应力基本保持不变，而应变显著增加，材料失去了抵抗变形的能力，锯齿线段对应的应力为屈服极限；

3. 强化阶段：经屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它继续变形，必须增加拉力，强化阶段中最高点对应的应力为材料所能承受的最大应力，即强度极限；

4. 缩颈阶段：当应力增大到最大值之后，试样某一局部出现显著收缩，产生缩颈，此后使试样继续伸长所需要的拉力减小，最终试样在缩颈处断裂。 九、实验作业

1．说明测定屈服极限σs、强度极限σb、伸长率δ和断面收缩率Ψ的实验原理及拉伸实验的实验步骤；

2. 根据实验过程中记录的数据，计算材料的伸长率δ和断面收缩率Ψ； 3. 在应力应变图中标出屈服极限σs和强度极限σb； 4. 对应力应变图进行分析。

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